Guia Ensayo alumno Lab 2

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MECÁNICA DE 
FLUIDOS 
LABORATORIO N 2 
Calibración medidores 
de caudal 
Guía de ensayo 
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
1 
 
EXPERIENCIA 2A CALIBRACIÓN DE UN VERTEDERO TRIANGULAR 
 
 
1. OBJETIVO: 
Reconocer el proceso de calibración de un vertedero triangular utilizando un flujómetro 
y establecer el coeficiente de caudal para el vertedero. 
 
2. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR 
 
Banco de bombas centrífugas 
• Dos electrobombas susceptibles de trabajar en serie o paralelo o 
independientemente maniobrando adecuadamente el juego de válvulas. 
• Dos motores que accionan las bombas con una potencia de 2.4 kW cada uno y que 
cuentan además con un rectificador de corriente y un potenciómetro. 
• Un canal corto con un vertedero triangular de 90° y con un tubo piezométrico para 
medir la carga en el vertedero. 
• Tuberías de succión y descarga con sus respectivas válvulas de control y regulación 
de flujo. 
 
Instrumentos de medición 
• Un flujómetro electrónico Marca ABB modelo FEV con diámetro nominal 50 y 79 
m3/hora 
• Un tacómetro. 
• Un termómetro de mercurio de 0°C a 50°C 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1 Banco de bombas centrífugas 
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2 Fluxómetro 
 
 
3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 
 
• Verificar que la(s) bomba(s) se halle(n) cebada(s). 
 
• Encender el equipo a baja velocidad cuidando que las válvulas de hallen cerradas. 
Abrir luego la válvula de succión e incrementar la velocidad de la bomba (no exceder 
de 2700 rpm), simultáneamente ir abriendo la válvula de descarga. 
 
• Cuando el sistema se halle estable para la velocidad escogida, proceder a leer y 
anotar el caudal el flujometro y el valor de la altura pizométrica del vertedero. 
 
• Registrar también la temperatura del agua. 
 
• Repetir la experiencia ahora para seis velocidades de rotación comprendidas en el 
intervalo 1700 a 2700 rpm. 
 
Nota: En función al caudal requerido se trabajará con una o dos bombas en paralelo. 
 
 
4. CÁLCULOS 
 
Para cada caudal hallado con el flujómetro, determinar el coeficiente de caudal del 
vertedero. 
 
Comparar el resultado obtenido con los valores teóricos 
 
 
 
 
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
3 
 
5. GRÁFICOS 
 
Graficar el coeficiente de caudal del vertedero para cada una de los ensayos realizados 
en función de la altura pizométrica. 
 
 
 
6. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
Medidores de caudal: clasificación y principio de funcionamiento. 
Calibración 
 
 
7. BIBLIOGRAFÍA 
• Roberson, J. A., Elger, D. F., Williams, B. C., & Crowe, C. T. (2012). Engineering 
fluid mechanics. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc. 
• Streeter, V. L., Wylie, E. B., & Bedford, K. W. (2000). Mecánica de fluidos. 
Santafe de Bogotá: McGraw-Hill Interamericana. 
 
 
 
 
 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
1 
 
EXPERIENCIA 2A CALIBRACIÓN DE UN VERTEDERO TRIANGULAR 
HOJA DE DATOS 
 
1. LECTURA DE TABLAS 
Característica Símbolo Valor Unidades 
Temperatura T °C 
Viscosidad 
cinemática 
ν m2/s 
 
2. REGISTRO DE ENSAYOS 
Variable Símbolo Unidad Apertura 1 Apertura 2 Apertura 3 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Velocidad 
angular 
n rpm 
Caudal Q m3/hr 
Altura 
piezométrica 
Vertedero 
H mm 
 
Variable Símbolo Unidad Apertura 4 Apertura 5 Apertura 6 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Velocidad 
angular 
n rpm 
Caudal Q m3/hr 
Altura 
piezométrica 
Vertedero 
H mm 
 
3. OBSERVACIONES 
 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
2 
 
EXPRESIONES PARA LOS CÁLCULOS 
 
1. Velocidad del flujo en la tubería 
2
1
1
4
D
QV
π
= 
Q caudal circulante (m3/s) 
D1 diámetro de la tubería (m) 
V1 velocidad del fluido en la tubería (m/s) 
 
2. Número de Reynold 
υ
11
1Re
DV
=
 
ν: Viscosidad cinemática del agua, (m2/s) 
 
3. Coeficiente de descarga del verterdero triangular 
 
H )2/( 2 
15
8 25θtgg
QCd = 
Q: caudal circulante (m3/s) 
θ: ángulo del vertedero ( 90° ) 
H: altura piezométrica (m) 
Cd: coeficiente de vertedero 
g: aceleración de la gravedad (m/s2) 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
3 
 
INFORME TÉCNICO 
Nombre del ensayo 
 
Fecha de realización 
 
 
1. REGISTRO DE MEDICIONES 
 
Característica Símbolo Unidad Apertura 1 Apertura 2 Apertura 3 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Caudal Q m3/h 
Altura 
piezométrica 
Vertedero 
H mm 
 
Característica Símbolo Unidad Apertura 4 Apertura 5 Apertura 6 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Caudal Q m3/h 
Altura 
piezométrica 
Vertedero 
H mm 
 
2. RESULTADOS 
 
Característica Símbolo Unidad Apertura 1 Apertura 2 Apertura 3 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Caudal del 
vertedero 
Q m3/s 
Velocidad del 
fluido 
V1 m/s 
Reynold Re1 
 HOJA DE TRABAJO 
 
4 
 
Coeficiente de 
descarga del 
vertedero 
Cd 
 
Característica Símbolo Unidad Apertura 4 Apertura 5 Apertura 6 
Registro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Caudal del 
vertedero 
Q m3/s 
Velocidad del 
fluido 
V1 m/s 
Reynold Re1 
Coeficiente de 
descarga del 
vertedero 
Cd 
 
3. OBSERVACIONES 
 
4. GRÁFICO 
 
 
5. CONCLUSIONES 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.075 0.075 0.075 0.084 0.091 0.096 0.081 0.09 0.097 0.101 0.101
Cq
Altura piezométrica (m)
Coeficiente de Vertedero- Altura piezométrica
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
1 
 
EXPERIENCIA 2B CALIBRACIÓN DE UNA TOBERA 
 
 
1. OBJETIVO: 
Reconocer el proceso de calibración de una tobera haciendo uso de un tubo de Pitot 
Prandtl y establecer el coeficiente de caudal para la tobera. 
 
2. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR 
 
• Un ventilador centrífugo MP3 de 0,24 m3/s y presión manométrica de 13 cm H2O 
accionado por un motor eléctrico trifásico 
• Motor trifásico A.C., Crompton Parkinson C 182 H de 3400/1700 rpm de velocidad, 
1 HP de potencia, 60 hz de frecuencia y 440 voltios. 
• Un tubo de Pitot tipo Prandtl. 
• Una tobera diámetro en la garganta de 49,99 mm. 
• Un manómetro digital marca Dwyer serie 477 para el registro de la caída de presión 
en la tobera. 
• Un manómetro digital marca Dwyerserie 477 para medir la diferencia de presión en 
los distintos puntos que se localiza en tubo de Pitot-Prandtl. 
• Un tubo de aleación aluminio con diámetro interno de 76,15 mm. 
• Una válvula de compuerta para la regulación del flujo del ventilador. 
 
 
 
Fig. 1 Tobera 
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
2 
 
 
 
Fig. 2 Tubo de Pitot-Prandt 
 
 
3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 
• Determinar los puntos de medición a lo largo de un diámetro, de la sección 
transversal del tubo de Pitot Prandtl. Para ello se divide la sección circular en 4 
secciones de áreas iguales. Los puntos se ubican en el punto medio de cada sector. 
 
• Instalar convenientemente el tubo de Pitot – tipo Prandtl y conectarlo con el 
micromanómetro digital. 
 
• Encender el motor del ventilador a 1700 rpm y fijar la posición de máxima apertura 
de la válvula de compuerta. 
 
• Con el manómetro digital medir la diferencia de presión en el Tubo de Pitot-Prandtl 
para cada posición establecida. 
 
• Medir la caída de presión en la tobera haciendo uso del manómetro digital. 
 
• Repetir el ensayo para 80%, 60%, 50%, 30% y 10% de apertura de la válvula de 
compuerta. 
 
4. CÁLCULOS 
• Para cada posición de la compuerta, calcular la velocidad del aire en cada punto con 
los valores de presión diferencial registrados en el manómetro digital del Tubo de 
Pitot Prandtl. 
 
GUIA DE ENSAYO 
 
 
3 
 
• Con los valores de velocidad correspondientes a cada sección y el área de la misma, 
hallar el caudal. 
 
• A partir del caudal hallado determinar el coeficiente de caudal de la tobera. 
 
• Hallar la velocidad media y a partir de ella el número de Reynold. 
 
• Comparar el resultado obtenido con los valores teóricos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3 Puntos de registro 
 
5. GRÁFICOS 
Para cada posición de la compuerta: 
• Trazar el perfil de velocidades correspondientes al ducto• Graficar el Coeficiente de caudal – vs- número de Reynold 
 
6. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
Medidores de caudal: clasificación y principio de funcionamiento. 
Tubo de Pitot-Prandt 
Calibración 
 
7. BIBLIOGRAFÍA 
 
• Gerhart, P. M., Gerhart, A. L., Hochstein, J. I., Munson, B.R., Munson, Young, D. F., & 
Okiishi, T. H. (2016). Fundamentals of Fluid Mechanics. Nueva Jersey: Wiley. 
• Munson, B. R. (2009). Fundamentals of fluid mechanics. Hoboken, NJ: Wiley. 
• Potter, M. C., Wiggert, D. C., Ramadan, B., Shih, T. I.-P., Romo, M. J. H., & León, C. J. 
(2015). Mecánica de fluídos. México: Cengage Learning. 
 HOJA DE TRABAJO 
 
1 
 
EXPERIENCIA N°2B CALIBRACIÓN DE UNA TOBERA 
 
1. EXPRESIONES PARA LOS CÁLCULOS 
Area del ducto 
𝐴𝐴2 =
𝜋𝜋𝑑𝑑2
4
 
 
A2: Area del ducto (m2) 
d: Diámetro del ducto (m) 
 
 Area de coronas circulares 
𝐴𝐴𝑖𝑖 =
𝐴𝐴2
4
 
Ai : Area de corona (m2) 
 
Ubicación del Tubo de PitoT- Prandt 
En los puntos medios de las coronas circulares 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
2 
 
Velocidad en la sección 
𝑉𝑉 = 𝐶𝐶𝑉𝑉�
2∆𝑃𝑃
𝜌𝜌
 
∆Pi: Diferencia de presiones en la sección (Pa) 
ρ : Densidad del aire (kg/m3). 
Vi: Velocidad del fluido en la sección (m/s) 
Cv : Coeficiente de velocidad Cv=0,98 
Caudal medido por el Tubo de PiTot-Prandt 
𝑄𝑄𝑖𝑖 = 𝑉𝑉𝑖𝑖𝐴𝐴𝑖𝑖 
Qi : Caudal que circula por la corono (m3/s) 
Se deberá trabajar con el promedio de las velocidades registradas en cada 
sección. 
Caudal circulante por el ducto 
𝑄𝑄 = �𝑄𝑄𝑖𝑖
4
1
 
Q : Caudal que pasa por el ducto (m3/s) 
Velocidad en el ducto 
𝑉𝑉 =
𝑄𝑄
�𝜋𝜋𝑑𝑑2 4� �
 
V: velocidad en el ducto (m/s) 
 
Caudal de la tobera 
𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = 𝑄𝑄 
Qtobera: Caudal de la tobera (m3/s) 
Coeficiente de tobera 
𝐾𝐾𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 =
𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡
𝐴𝐴2�
2∆𝑃𝑃
𝜌𝜌
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
3 
 
Ktobera : coeficiente de tobera 
∆P : diferencia de presión en la tobera 
 
Número de Reynold 
𝑅𝑅𝑅𝑅 =
𝑉𝑉𝑑𝑑𝜌𝜌
𝜇𝜇
 
V: velocidad (m/s) 
d: diámetro del ducto interior (m) 
µ: viscosidad dinámica (N.s/m2) 
ρ: densidad (kg/m3) 
 
2. LECTURA DE TABLAS 
 
Característica Símbolo Valor Unidades 
Temperatura T °C 
Viscosidad 
dnámica 
µ N.s/m2 
Densidad del 
aire 
ρ kg/m3 
Presión 
atmosférica 
Pb N/m2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
4 
 
3. HOJAS DE DATOS 
 
 Símbolo Unidades Datos 
 1 2 3 4 5 
Velocidad ventilador n rpm 
% abertura de la 
válvula 
 
Manómetro de la 
tobera 
∆P Pa 
Manómetro del tubo 
Prandtl 
 
 D ∆P1 Pa 
 C ∆P2 Pa 
 B ∆P3 Pa 
 A ∆P4 Pa 
 O ∆P5 Pa 
 A ∆P6 Pa 
 B ∆P7 Pa 
 C ∆P8 Pa 
 D ∆P9 Pa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 HOJA DE TRABAJO 
 
5 
 
4. HOJA DE RESULTADOS 
 
 Símbolo Unidades Datos 
 1 2 3 4 5 
Velocidad 
ventilador 
n rpm 
Apertura de la 
válvula 
% - 
 
Velocidades 
 V1 m/s 
 V2 m/s 
 
V3 
 
m/s 
 
 V4 m/s 
 V5 m/s 
 V6 m/s 
 V7 m/s 
 V8 m/s 
 V9 m/s 
Velocidad media _V 
m/s 
Caudal Q m3/s 
Coeficiente 
tobera 
Ktobera 
Número de 
Reynolds 
Re 
 HOJA DE TRABAJO 
 
6 
 
 
5. OBSERVACIONES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. CONCLUSIONES 
 
	Carátula de guia Lab 2
	Experiencia 2A CALIBRACIÓN DE UN VERTEDERO TRIANGULAR
	Hoja de datos_expresiones_Informe Exp 2A Calibración
	Experiencia 2B CALIBRACIÓN DE UNA TOBERA
	Hoja de datos Exp 2B Calibración de tobera